SUBSTANSI GENETIK

SUBSTANSI GENETIK

Dalam kehidupan sehari-hari pasti kita sering mendengar kata DNA. Tes DNA yang sering kita lihat pada film-film jaman sekarang berfungsi untuk membuktikan seorang anak benar-benar adalah anak kandung dari orangtua tersebut. Apa yang terdapat dalam DNA sehingga bisa digunakan dalam tes? Selain hal tersebut  ada juga rekayasa genetika dan klonging. Bagaimana hal tersebut bisa terjadi. Penyakit-penyakit dan kelainan yang dialami seseorang juga berhubungan dengan substansi genetik ini. Untuk dapat memahami hal-hal ini kita harus belajar mengenai substansi genetika

1)     KROMOSOM

Bagian utama sebuah sel terdiri atas sitoplasma dan nukleosom. Di dalam nukleus terdapat benang-benang halus yaitu kromatin. Kromatin terpintal menjadi kromosom. Kromosom adalah suatu struktur padat yang terdiri dai komponen molekul yaitu protein dan DNA. Struktur padat kromosom dapat terlihat pada masa pembelahan sel pada tahap metafase.

   Nukleosom (Unit Dasar Kromosom)

DNA - Histon – Nukleosom – Selenoid – Kromatin – Kromatid – Kromosom

-        DNA: sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme

-        Histon: kompleks dari asam deoksiribonukleat, protein histon dan protein non histon yang ditemukan pada inti sel eukariota.

-        Nukleosom: struktur dari kromatin pada eukariota

-        Selenoid:

-        Kromatin:

-        Kromatid: salah satu dari dua lengan hasil replikasi kromosom

-        Kromosom: struktur di dalam sel berupa deret panjang molekul yang terdiri dari satu molekul DNA dan berbagai protein terkait yang merupakan informasi genetik suatu organisme,

b)     Bagian-Bagian dan Bentuk Kromosom 

i)      Kromatid: salah satu dari dua lengan hasil replikasi kromosom. Kromatid masih melekat satu sama lain pada bagian sentromer. Istilah lain untuk kromatid adalah kromonema. Kromonema merupakan filamen yang sangat tipis yang terlihat selama tahap profase (dan kadang-kadang pada tahap interfase). Kromonema sebenarnya merupakan istilah untuk tahap awal pemintalan kromatid. Jadi, kromonema dan kromatid merupakan dua istilah untuk struktur yang sama.

ii)     Kromomer: penebalan pada kromonema. Kromoner merupakan struktur manik-manik yang merupakan akumulasi dari materi kromatin yang terkadang terlihat saat interfase.

iii)   Sentromer: daerah kontriksi disekitar pertengahan kromosom. Pada sentromer juga terdapat kinetokor yang merupakan bagian pelekatan benang-benang spindel selama pembelahan inti dan merupakan tempat melekatnya kromosom.

iv)    Satelit: bagian kromosom yang berbentuk bulatan dan terletak pada ujung kromatid. Tidak semua kromosom memiliki satelit.

v)     Telomer: merupakan daerah terujung pada kromosom. Telomer berfungsi untuk menjaga stabilitas bagian terujung kromosom agar DNA di daerah tersebut tidak terurai. Maka dari itu, sel yang telomer kromosomnya mengalami kerusakan umumnya segera mati.

-        Telosentrik : sentromer terletak di ujung kromosom sehingga kromosom hanya memiliki sebuah lengan dan berbentuk seperti huruf I. Kromosom manusia tidak ada yang berbentuk telosentrik.Letak sentromer pada kromosom dapat membedakan jenisk kromosom. Berdasarkan letak sentromer, kromosom dibagi menjadi:

-        Akrosentrik : sentromer terletak di dekat ujung kromosom. Satu lengan kromosom sangat panjang, sedangkan lengan lainnya sangat pendek
.

-        Submetasentrik : sentromer terletak di submedian (ke arah salah satu ujung kromosom) dan membagi lengan kromosom menjadi dua lengan yang tidak sama panjang. Satu lengan panjang dan satu lengan pendek, seperti huruf L.

-        Metasentrik : sentromer terletak di tengah, membagi lengan kromosom menjadi dua lengan yang hampir sama panjang seperti huruf V.

c)     Tipe dan Jumlah Kromosom

Macam-macam kromosom:

-        Autosom: kromosom tubuh yang tidak menentukan jenis kelamin. Pada manusia, pria dan wanita, bentuk dan jumlahnya sama.

-        Genosom: kromosom seks yang menentukan jenis kelamin. Jenis kelamin laki-laki(XY) dan perempuan(XX). Memiliki bentuk dan jenis yang berbeda.

Kromosom dapat dibedakan antara satu dengan yang lain dari penampilannya, hal ini karena ukuran kromosom dan posisi sntromer yang berbeda. Kariotipe adalah tampilan visual kromosom setiap individu.

Dalam sel somatik manusia terdapat 46 kromosom yang disusun berpasangan mulain dari yeng paling panjang sampai paling pendek. 23 kromosom berasal dari ayah dan 23 kromosom berasal dari ibu. Manusia memiliki 22 pasang autosom dan 1 pasang genosom.

·       Kromososm homolog : pasangan kromosom yang memiliki panjang, posisi sentromer dan pewarnaan yang sama

·       Lokus: posisi gen dalam kromos0m

d)     Peran Kromosom dalam Membawa Sifat Individu

Kromosom tersusun dari DNA dan protein

DNA merupakan molekul panjang yang menyimpan informasi genetik. Total informasi genetik yang terdapat pada DNA disebut genom.

Di dalam genom terdapat gen –gen yang berisi informasi mengenai karakter tiap gennya.

2)     GEN

Gen adalah unit instruksi untuk menghasilkan atau mempengaruhi suatu sifat herediter tertentu.

Gen terdiri dari DNA yang diselubungi atau diikat oleh protein.

a)     Letak dan Simbol Gen

Letak suatu gen disebut lokus.

Sel diploid memiliki dua lokus untuk setiap karakternya.

Letak gen-gen pada kromosom disimbolkan dengan:

Simbol gen yang menunjukan sifat resesif biasanya ditulis dengan huruf kecil

3)     ALEL

a)     Letak dan Simbol AlelAlel disebut juga sebagai versi alternatif gen yang menjelaskan adanya variasi pada pewarisan suatu sifat

Fenotip: penampakan fisik organisme, karakteristik atau ciri yang bisa dilihat (tinggi, pendek)

Genotip: penyusun genetik organisme, susunan genetis

                  Homozigot dominan : MM

                  Homozigot resesif: mm

                  Heterozigot: Mm

4)     DNA

DNA (deoxyribonucleic acid) atau asam deoksiribosa nuklet (ADN) merupakan tempat penyimpanan informasi genetik.

a)     Struktur DNA:

DNA merupakan makromolekul polinukleotida yang tersususn atas polimer neuklotida yang berulang-ulang tersususun rangkap.

DNA membentuk heliks ganda.

Setiap nukleotida tersusun dari :

1. Gula deoksiribosa.

2. Basa nitrogen =

purin       :  Adenin dan Guanin ( A dan G ).

Pirimidin  : Sitosin dan Timin ( S/C dan T ).

 A selalu berpasangan dengan T.

    S/C selalu berpasangan dengan G.

   

3. Gugus phosfat.

-        Setiap gugus phospat menghubungkan

Ujung 3” karbon pada gula ke 5” karbon

Pada gula berikutnya sepanjang rangkanya

-        Pasangan S dan G

Memiliki 3 ikatan hidrogen

-        Pasangan A dan T memiliki  2 ikatan hidrogen

-        Kedua untai bergerak dari arah  3” ke 5”, dua rantai yang anti Paralel.

POLARITAS

•       Polaritas terjadi karena salah satu ujung rantai DNA merupakan gugus phospat dengan C 5”- deoksiribosa , sementara ujung DNA lain merupakan gugus hidroksil dengan C 3”- deoksiribosa.

•       Dengan demikian rantai polinukleutida merupakan suatu polaritas polinukleutida           3”----------5” dan 5”----------3”

•       Maka jika digambarkan adalah sbb:

•       5”- A T T G T S G A G G – 3”   

 3”- T A A S A G S T S S  – 5” 

         •   

•       Polaritas rantai polinukleotida

•       Ikatan fosfodiester yang menghubungkan molekul mononukleotida.

-        biru: gugus fosfat

-        hijau: basa nitrogen

-        kuning: ikatan fosfodiester

Ketentuan Chargaff

•       Basa nitrogen dalam nukleotida tidak berjumlah sama rata,prosentase berbeda antara satu spesies dengan spesies lainnya.

•       Tetapi jumlah Adenin akan selalu sama dengan jumlah Timin dalam setiap molekul DNA.

•       Jumlah Guanin selalu sama dengan jumlah Citosin dalam setiap molekul DNA.

b)     Replikasi DNA 

5)     RNA

RNA (Ribonucleic acid) atau asam ribonukleat merupakan makromolekul yang berfungsi sebagai penyimapanan dan penyalur informasi genetik dan enzim (ribozin) yang dapat mengkatalis formasi RNA-nya sendiri atau molekul RNA lain.

a)     Struktur RNA

RNA merupakan rantai tunggal polinukleotida

Setiap ribonukleotida terdiri dari:

-        5 karbon (ribosa)

-        Basa nitrogen

Purin : Adenine (A) dan Guanine (G)

Pirimidin: Citosin (C) dan Urasil (U)

-        Gugus fosfat

 

                  Urasil                                                          Ribosa

b)     Tipe RNA

i)      RNAd (RNA duta)/ mRNA (messenger RNA) : membawa kode genetik ke ribosom

ii)     RNAr (RNA ribosomal): komponen utama ribosom

iii)   RNAt (RNA transfer): membawa asam amino ke ribosom

c)     Perbedaan antara RNA dan DNA

6)     KODE GENETIK

a)     Sintesis Protein

         Ekspresi gen

         proses dimana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam          amino selama sintesis protein.

i)      Transkripsi

Transkripsi merupakan urutan rantai nukleotida template dari suatu DNA untai ganda disalin buat menghasilkan 1 rantai molekul RNA. Di inti sel.

• •       Sintesis RNA dari rantai DNA (sense – antisense)
• •       Unit transkripsi
• •       Enzim Polymerase
• •       Membutuhkan ATP 

• •       Inisiasi: daerah DNA dimana RNA polimerase melekat dan mengawali proses transkripsi.
• •       Elongasi: Waktu RNA bergerak di sepanjang DNA, pilinan heliks ganda DNA terbuka secara berurutan. Enzim RNA polimerase menambahkan nukleotida ke ujung dari molekul RNA yang sedang tumbuh. Setelah sintesis, DNA heliks ganda terbentuk kembali dan molekul RNA baru lepas dari cetakan DNA – nya.
• •       Terminasi: suatu urutan DNA untuk menghentikan proses transkripsi.

ii)     Translasi

• Translasi merupakan sintesis polipeptida dengan urutan spesifik berdasarkan rantai RNA.
• •       Inisasi: subunit ribosom kecil mengikatkan diri pada RNAd dan RNAt inisiator. Sub-unit ibosom kecil melekat pada tempat tertentu di ujung dari RNAd. Di tempat pelekatan ribosom sub-unit kecil pada RNAd ada kodon AUG, untuk memberikan sinyal dimulainya proses. RNAt inisiator, membawa asam amino metionim dan melekat di kodon inisiasi AUG.
• •       Elongasi: asam amino ditambahkan 1/1 pada asam amino pertama, kodon RNAd pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan anti kodon molekul RNAt yang komplimen.
• •       Terminasi: Ribosom mencapai kodon terminasi pada untai RNAd. Polipeptida lepas dari ribosom, polipeptida bebas. Dua sub unit ribosom dan komponen lainnya terpisah-pisah.
• •       Sel menginterpretasikan kode genetik à protein yang sesuai.
• •       Kodon RNAd >< antikodon RNAt
• •       Aminoasil-RNAt sintetase

                         

Substansi Genetik

Translasi

Transkripsi

SOAL DAN PEMBAHASAN
1. Gen adalah subtansi genetika yang membawa sifat menurun. Gen terletak pada …

a. Nucleus
b. Lokus
c. Kromosom
d. Sitoplasma
e. Protoplasma (Ebtanas ’86)

kunci: B

2. Pada gambar terlihar sebagian model DNA dan replikasi DNA. Rantai tangganya mulai terpisah pada suatu bagian ujung dan nukleotida bebas mulai bergabung dengan rantai tersebut. Jika senyawa 1, 2 dan 3 adalah guanine, sitosin dan timin, maka bagian 5, 6 dan 7 adalah …



a. Sitosin, guanine, adenine
b. Sitosin, guanine, timin
c. Timin, adenine, guanine
d. Adenine, timin, guanine
e. Sitosin, timin, adenine (Ebtanas ’86)

Kunci: A

3. Kromosom yang membawa sifat menurun dari organisme terletak di …

a. Sitoplasma
b. Nucleus
c. Nucleolus
d. Plastid
e. Mitokondria (Ebtanas ’87)

kunci: C

5. Dibawah ini sepotong molekul DNA yang belum lengkap pasangan basanya



Basa nitrogen yang diberi nomor adalah …

a. GUAS
b. ATAT
c. GTAS
d. ATUS
e. GUAT (Ebtanas ’87)
kunci: C

6. Berikut basa nitrogen yang menyusun DNA

1. Adenin
2. Sitosin
3. Guanine
4. Timin

Basa nitrogen dari golongan pirimidin adalah …

a. 1 dan 2
b. 2 dan 3
c. 3 dan 4
d. 2 dan 4
e. 1 dan 3 (Ebtanas ’88)
kunci: D

7. Gambar kromosom dibawah ini adalah anatomi kromosom. Bagian kromosom yang berlabel 3 dan 5 adalah …



a. Sentromer dan kromonemata
b. Matriks dan selaput kromosom
c. Selaput kromosom dan kromonemata
d. Sentromer dan matriks
e. Kromonemata dan lengan kromosom (Ebtanas ’89)

8. Pergunakan table kodon untuk menjawab soal ini!

Kodon Asam amino



Jika RNAd yang ditranskripsi DNA seperti rantai di bawah ini, maka rangkaian asam amino yang terbentuk adalah …

AAC GUG CGA UGU

A. Valin – lisin – alanin – sistein
B. Lisin – alanin – sistein – prolin – valin
C. Lisin – valin – prolin – sistein
D. Lisin – valin – prolin – sistein
E. Prolin – alanin – lisin – sistein (Ebtanas ’89)

Kunci: C/D

9. Salah satu fungsi DNA adalah menyusun protein. Sintesis ini terjadi di dalam ribosom. Mekanisme sintesa protein ini berturut-turut dari asam nukleat, DNA dan RNA dapat dinyatakan sebagai berikut:

a. DNA – RNAt – RNAd
b. RNAd – DNA – RNAt
c. DNA – RNAd – RNAt
d. RNAt – RNAd – DNA
e. RNAd – RNAt – DNA (Ebtanas ’89)
kunci: C

10. Urutan basa dalam rantai DNA membentuk kode genetic tertentu. Jika urutan basa-basa nitrogen dalam rantai nukleotida DNA adalah SSA TTA SAS STT AAT TAS, maka urutan basa nitrogen dalam rantai nukleotida DNA pelengkapnya adalah …

a. SST AAA SAS STT AAT TAS
b. GGT TAA SAS SAA TAS ATG
c. GGT AAT GAG GAA TTA ATG
d. GGT AAT GTG GAA TTA ATG
e. GGU AAU GUG GAA UUA AUG (Ebtanas ’89)
kunci: D

11. Dari rangkaian DNA dibawah ini yang dimaksud dengan symbol bernomor 1 – 2 – 3 – 4 adalah …



a. Gula – pospat – timin – guanine
b. Pospat – gula – adenine – sitosin
c. Gula – pospat – adenine – sitosin
d. Pospat – gula – timin – guanine
e. Pospat – gula – sitosin - adenin (Ebtanas '89)
Kunci: B

12. Urutan basa Nitrogen rantai sense : ATS, GGA, SST, AAG, AAS maka rantai dari ARN
duta yang terbentuk adalah ......
A . ASU, GGA, SSU, AAG, AAS
B . AAG, GGU, SSU, AAG, AAS
C . GAU, SSS, AAG, SSU, GGU
D . UGA, SUS, GAG, SUU, UGU
E . UAG, SSU, GGA, UUS, UUG
Kunci : A
Penyelesaian :
Jadi, ATS, GGA, SST, AAG, AAS berubah atau berbentuk menjadi ASU, GGA, SSU,
AAG, AAS

13 . Fungsi ADN adalah .......
A . berhubungan dengan sintesis protein dan kadarnya tetap
B . tidak berhubungan dengan sintesis protein dan kadarnya protein
C . berhubungan dengan pengendalian faktor keturunan dan sintesis protein
D . berhubungan dengan sintesis protein dan kadarnya berubah-ubah
E . berhubungan dengan sintesis protein dan faktor keturunan serta kadarnya
berubah-ubah
Kunci : A
Penyelesaian :
Fungsi ADN adalah :
- berhubungan dengan sintesis protein
- adanya tidak dipengaruhi oleh sintesis protein
- berhubungan dengan penurunan sifat.
14 . Di bawah ini tahap-tahap dari sintesis protein.
1. ARN-d melekat pada ribosom
2. ARN-d keluar dari inti masuk sitoplasma
3. ARN-t yang membawa asam amino yang sesuai
4. ARN-d disintesis oleh ADN di dalam inti
5. Asam-asam amino akan berjajar dalam urutan yang sesuai
Urutan yang benar dari tahapan sintesis protein adalah ........
A . 1 - 2 - 3 - 4 dan 5
B . 2 - 3 - 4 - 1 dan 5
C . 2 - 3 - 4 - 1 dan 5
D . 4 - 2 - 1 - 3 dan 5
E . 1 - 4 - 2 - 3 dan 5
Kunci : D
Penyelesaian :
ARNd dicetak ADN -----> ARNd keluar dari inti -----> ARNd melekat pada ribosim ----->
ARNt membawa asam amino yang sesuai ----> asam amino akan berjajar dalam
urutan yang sesuai.
15 . Bentuk kromosom disebut akrosentik bila letak sentromer .......
A . ditengah-tengah
B . agak jauh dari ujung
C . mendekati ujung
D . paling ujung
E . di kedua ujung
Kunci : C
Penyelesaian :
Jika letak kromosom :
- di tengah-tengah : metasentrik
- agak jauh dari ujung : submetasentrik
- di ujung : telosentrik
- mendekati ujung : akrosentrik

RESPIRASI SELULER: GLIKOLISIS, SIKLUS KREBS, DAN TRANSPORT ELEKTRON

Sumber energi yang paling utama di dunia ini adalah matahari. Energi tersebut ditangkap oleh tumbuhan dan organisme fotosintetik lainnya untuk dijadikan energi kimia yang mampu dimanfaatkan oleh organisme non-fotosintetik, seperti hewan dan manusia.
Energi hasil fotosintesis disimpan dalam bentuk energi kimia yang terdapat dalam beberapa senyawa seperti glukosa. Sebagian glukosa dan berbagai produk fotosintesis dimanfaatkan langsung oleh tumbuhan. Selain itu, glukosa dan produk fotosintesis yang disimpan oleh tumbuhan akan terakumulasi pada bagian-bagian tumbuhan, yang dimakan oleh herbivora. Proses makan tersebut menyebabkan energi dari matahari dapat dipindahkan ke organisme non-fotosintetik melalui proses herbivori. Selain dari tumbuhan, hewan juga bisa membentuk senyawa gula sumber energi melalui proses glukoneogenesis. Baik hasil fotosintesis, herbivori, maupun glukoneogenesis, semuanya merupakan senyawa yang dapat dijadikan sebagai sumber energi.
Tumbuhan dan hewan memanfaatkan berbagai senyawa sumber energi melalui proses yang dinamakan dengan respirasi seluler. Respirasi seluler merupakan serangkaian reaksi bertahap di dalam sel yang digunakan untuk memecah senyawa sumber energi dan memindahkan energi tersebut ke senyawa berenergi yang bisa dimanfaatkan oleh hewan dan tumbuhan dalam aktivitas kehidupannya.
Respirasi seluler sebenarnya sangat kompleks dan rumit. Respirasi pada dasarnya dapat terjadi baik ada dengan memanfaatkan oksigen bebas maupun tidak memanfaatkan oksigen. Respirasi yang mana oksigen bebas berperan dinamakan respirasi aerobik. Sebaliknya, respirasi yang tidak menggunakan oksigen bebas, bisa oksigen terikat dalam senyawa atau tidak ada oksigen sama sekali, dinamakan dengan respirasi anaerobik.
Seperti sudah disinggung sedikit di atas, respirasi memiliki tujuan untuk membentuk senyawa berenergi, yang paling banyak ditemukan dalam bentuk ATP. ATP (Adenosin tri-phosphate) merupakan molekul yang tersusun oleh Adenin dan tiga gugus posfat inorganik. Energi tersimpan dalam ikatan posfodiester, yaitu ikatan antara gugus-gugus posfat inorganik dalam senyawa ATP.
Respirasi seluler memiliki bahan dasar yaitu glukosa. Glukosa merupakan salah satu monosakarida (gula tunggal) yang terdiri atas enam atom karbon. Glukosa akan mengalami pemecahan yang membebaskan elektron, elektron tersebutlah yang nantinya digunakan untuk membentuk ATP pada tahapan terakhir respirasi seluler.
Dalam konteks kali ini, akan dibahan respirasi seluler aerobik pada organisme eukariotik. Respirasi seluler aerobik terdiri dari glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus Krebs, dan Transport elektron. Adapun tahapan-tahapan adalah sebagai berikut:
A. GLIKOLISIS
Glikolisis berasal dari dua kata, yaitu glukosa (gliko-) yang berarti gula, dan lisis yang berarti pemecahan. Jadi, glikolisis merupakan serangkaian reaksi pemecahan glukosa menjadi senyawa produk glikolisis yang disebut asam piruvat. Reaksi pemecahan glukosa tersebut terjadi di sitoplasma.
Gula merupakan senyawa berkarbon 6, sedangkan asam piruvat merupakan senyawa berkarbon 3. Asam piruvat yang dihasilkan dari pemecahan satu molekul glukosa adalah 2 molekul asam piruvat.
Reaksi glikolisis terdiri dari dua tahapan utama, yaitu:
1. Reaksi Tahap I
Reaksi tahap I terdiri dari lima reaksi spesifik yang digunakan untuk memecah glukosa menjadi dua molekul gliseraldehid-3-posfat. Glukosa pertama kali akan diposforilasi menjadi glukosa-6-posfat. Proses tersebut merupakan reaksi paling awal yang terjadi dalam glikolisis.
Tahap I dalam reaksi glikolisis merupakan reaksi yang membutuhkan energi. Dua molekul ATP dibutuhkan untuk menjalankan reaksi tahapan I glikolisis.
Hasil dari reaksi tahap I sebenarnya adalah gliseraldehid-3-posfat (G3P) dan dehidroksiasetonposfat (DHAP). Akan tetapi, molekul DHAP tersebut diubah oleh enzim isomerase menjadi gliseraldehid3-posfat, sehingga total G3P yang dihasilkan menjadi dua buah.
2. Reaksi Tahap II
Reaksi tahap II juga terdiri dari lima seri reaksi. Hasil dari reaksi tahap II adalah molekul asam piruvat. Dua molekul G3P masing-masing diubah menjadi asam piruvat, sehingga produk dari glikolisis adalah asam piruvat.
Berbeda dengan reaksi tahap I, reaksi tahap II menghasilkan energi berupa 4 molekul ATP. Oleh karena itu, hasil bersih ATP dari glikolisis adalah 2 molekul ATP, karena tahapan I membutuhkan 2 molekul ATP sedangkan reaksi tahap II menghasilkan 4 molekul ATP.
Selain itu, glikolisis juga menghasilkan NADH (Nicotinamid adenin dinucleotid tereduksi) yang berasal dari awal reaksi tahap II sebanyak 2 molekul. NADH merupakan molekul yang berfungsi untuk membawa elektron hasil reaksi dehidrogenasi. Elektron tersebut akan dibawa oleh NADH menuju tahapan transport elektron pada akhir tahapan reaksi oksidatif.

Notes!
“Glikolisis menghasilkan produk akhir: 2 asam piruvat, 2 ATP, dan 2 NADH”

B. DEKARBOKSILASI OKSIDATIF
Dekarboksilasi oksidatif merupakan reaksi antara yang terjadi antara glikolisis dan siklus Krebs. Dekarboksilasi oksidatif merupakan reaksi antara senyawa koenzim A dengan asam piruvat. Produk reaksi tersebut adalah 2 molekul asetil-CoA (asetil koenzim-A) dan gas karbondioksida. Pelepasan satu atom karbon berupa karbondioksida tersebutlah yang digunakan untuk memberikan nama rekasi dekarboksilasi, yaitu reaksi penghilangan atom karbon.
C. SIKLUS KREBS
Siklus Krebs merupakan serangkaian reaksi yang memindahkan elektron dalam produk glikolisis ke NADH, FADH2, dan membentuk ATP. Siklus ini bisa diberi nama siklus asam tri karboksilat atau TCA cycle (daur TCA). Siklus Krebs tarjadi di dalam matriks mitokondria.
Asetil-CoA akan memasuki serangkaian reaksi berkelanjutan. Tahapan pertama kali adalah reaksi antara asetil-CoA dengan oksaloasetat membentuk sitrat. Setelah itu, serangkaian reaksi lanjutan akan terjadi dan siakhiri dengan pembentukan kembali oksaloasetat yang berguna untuk menangkap asetil-CoA lain sehingga siklus tetap berlangsung.
Hasil dari siklus Krebs adalah 6 molekul NADH, 2 molekul FADH2, serta pembentukan 2 molekul ATP. Karbondioksida yang dibebaskan setiap satu molekul asetil-CoA dari siklus Krebs sebanyak 2 molekul, jadi ada total 4 molekul karbondioksida dibebaskan dari Siklus Krebs dari satu molekul glukosa.
D. TRANSPORT ELEKTRON
Transport elektron disebut sebagai reaksi pemanenan energi kimia. Hal tersebut disebabkan karena transport elektron menghasilkan molekul ATP sebanyak 30 molekul dari elektron yang dibawa oleh NADH dan FADH2. Reaksi transport elektron terjadi pada membran dalam mitokondria.
Transport elektron merupakan reaksi yang membutuhkan oksigen sebagai akseptor elektron terakhir. Reaksi penangkapan elektron oleh oksigen akan menyebabkan terbentuknya molekul air (H2O).
Kompleks transport elektron tersusun atas lima kompleks protein, yang masing-masing memiliki fungsi spesifik.
1. Kompleks I
Kompleks I dinamakan NADH reduktase. Fungsi dari kompleks I adalah memecah NADH menjadi NAD+ dan H+. Pemecahan tersebut akan menyebabkan elektron dibebaskan dari NADH. Setiap elektron yang dibebaskan akan bergerak melintasi kompleks I, yang mengakibatkan ion H+ bergerak dari matriks menuju ruang intermembran. Elektron yang melintasi kompleks I selanjutnya akan ditangkap oleh ubiquinon da dibawa menuju kompleks III.
2. Kompleks II
Kompleks II dinamakan suksinat dehidrogenase. Fungsi dari kompleks II adalah membebaskan elektron yang ada pada FADH2, diikuti dengan reaksi perubahan suksinat menjadi fumarat. Elektron yang melintasi kompleks II tidak menyebabkan pergerakan ion hidrogen menuju ruang intermembran. Elektron juga akan ditangkap oleh ubiquinon, yang akan dibawa menuju kompleks III.
3. Kompleks III
Kompleks III dinamakan dengan sitokrom reduktase. Elektron dari ubiquinon akan dilalukan melalui kompleks ini. Pergerakan elektron melintasi kompleks ini menyebabkan ion hidrogen bergerak dari matriks menuju ruang intermembran. Elektron selanjutnya akan dibawa oleh sitokrom C menuju kompleks IV.
4. Kompleks IV
Pergerakan ion pada kompleks IV menyebabkan aliran ion hidrogen dari matriks menuju ruang intermembran. Selain itu, elektron akan dikembalikan ke matriks. Proses ini membutuhkan oksigen. Oksigen berperan sebagai penangkap elektron terakhir. Reaksi penangkapan tersebut menyebabkan terbentuknya molekul air (H2O).
5. Kompleks V
Kompleks V merupakan enzim ATP sintase. Enzim tersebut berfungsi untuk membentuk molekul berenergi, ATP, dari ADP dan Pi.
Ion hidrogen yang dibergerak menuju ruang intermembran menimbulkan gradien elektrokimia dari ruang intermembran dengan matriks mitokondria. Matriks kehilangan ion hidrogen karena bergerak ke ruang intermembran menyebabkan konsentrasi ion H+ yang lebih rendah. Akibatnya, ion hidrogen akan bergerak menuju kembali ke matriks untuk menyeimbangkan konsentrasi. Akan tetapi, membran dalam mitokondria impermeabel (tidak bisa dilalui) terhadap ion H+. Satu-satunya lintasan yang ada adalah kompleks V.
Pergerakan ion H+ melintasi kompleks V digunakan untuk membentuk ATP. Setiap ion hidrogen masuk, maka akan dibentuk ATP. Jadi, ada kaitannya antara proses lewatnya elektron dalam kompleks-kompleks sebelumnya dengan pembentukan ATP. Aliran elektron menyebabkan ion H+ bergerak ke ruang intermembran, akibatnya konsentrasi berbeda dan ion hidrogen yang kembali ke matriks melalui Kompleks V digunakan untuk membentuk ATP.

Info!
NADH dan FADH2 Jumlah ATP Berbeda!

Dalam berbagai buku disebutkan bahwa NADH bisa menghasilkan 3 ATP, sedangkan FADH2 hanya 2 ATP. Hal tersebut disebabkan karena adanya perbedaan pertama kali NADH dan FADH2 dipecahkan.
NADH akan masuk pertama kali di kompleks I, yang menyebabkan transport ion H+ dari matriks ke ruang intermembran. Setelah itu, transport ion H+ dari aliran elektron yang dibebaskan NADH juga terjadi di kompleks III dan Kompleks IV. Akan tetapi, FADH2 pertama kali akan dipecah di kompleks II, yang tidak menyebabkan pergerakan ion H+ menuju ruang intermembran. Akibatnya, transport hidrogen ke ruang intermembran dari elektron yang dibebaskan FADH2 hanya terjadi di kompleks III dan IV saja.
Perbedaan jumlah ion hidrogen yang dipindahkan, NADH dan FADH adalah 3 kali berbanding 2 kali. Akibatnya, jumlah ATP yang dihasilkan pun 3 : 2. Secara mudah, elektron dari NADH melintasi 3 kali sistem transport (kompleks I, III, dan IV), sedangkan elektron dari FADH2 hanya melintasi 2 kali sistem transport (III, dan IV). Hal itulah yang menyebabkan perbedaan hasil dari FADH2 dan NADH.

Info!
Jumlah ATP yang dihasilkan itu 36 atau 38?

Pertanyaan tersebut merupakan pertanyaan yang sangat bagus. Ya, memang kadang orang menyebutkan begitu saja. Akan tetapi, jumlah 36 dan 38 itu memiliki perbedaan mendasar.
Jumlah ATP total 36 terjadi pada eukariotik, sedangkan jumlah total ATP respirasi 38 terjadi pada organisme prokariotik.
Eukariotik memiliki jumlah ATP hasil respirasi lebih sedikit 2 molekul karena dua ATP digunakan untuk memindahkan asam piruvat dari sitoplasma menuju matriks mitokondria. Di lain pihak, organisme prokariotik yang tidak memiliki mitokondria tidak memerlukan proses tersebut. Akibatnya, jumlah ATP yang seharunsya ada 38 pada eukariotik dikurangi untuk penggunaan ketika transport asam piruvat dari sitoplasma menuju matriks mitokondria melintasi membran mitokondria.

DOMINASI APIKAL

Meristem adalah jaringan yang sel-selnya tetap bersifat embrional artinya mampu terus menerus membelah diri tak terbatas untuk menambah jumlah sel tubuh (Setjo, 2004). Sel penyusun meristem biasanya isodioometrik dan berdinding tipis serta realtif lebih kaya protoplas dibandingkan dengan sel-sel jaringan dewasa walaupun tidak menemukan kriteria umum secara morfologis untuk membedakan sel meristem dan sel jaringan dewasa yang belum mengalami spesialisasi. Kemungkinan sl-sel meristematik yang besar atau suatu sel inisiasi, atau sel yang dekat dengan sel inisial makin besar makin banyak vakuolanya.
Pada permulaan perkembangan lembaga, semua sel membelah terus tetapipada pertemuan dan perkembangan selanjutnya pembelahan sel dan pertambahan jumlah sel menjadi terbts pada daerah yang sangat sedikit mengalami diferensiasi yaitu suatu jaringan yang tetap bersifat embrionik di dalam jaringan dan sel-selnya tetap mempunyai kemampuan membelah. Jaringan embrionik di dalam jaringan dewasa ini yang kita sebut jaringan meristem (Setjo, 2004).
Berdasarkan posisi meristem pada tumbuhan meristem dibagi sebagai berikut (Setjo, 2004):
1. Meristem apikal, yang terdapat pada pucuk sumbu batang dan akar pokok serta cabangnya.
2. Meristem interkalar, yang terdapat diantara jaringan dewasa seperti jaringan pada pangkal ruas rumput-rumputan.
3. Meristem lateral, yang letaknya pararel dengan lingkaran organ tempat meristem tersebut ditemukan.
Meristem apikal berasal dari organ lain tidak berasal dari embrio tetapi berasal dari jaringan sekunder yang sudah dewasa seperti meristem sekunder meskipun struktur dan fungsinya adalah meristem primer. Meristem apikal dibagi menjadi dua daerah penting yaitu: promeristem, prokambium dan meristem dasar yang dapat dibedakan. Promeristem akan menghasilkan sistem epidermal, meristem apikal daerah prokambium menghasilkan jaringan pengangkut primer dan meristem dasar akan membentuk jaringan dasar pada tumbuhan seperti parenkima dan sklerenkima dan korteks dan empulur serta kolenkima korteks.
B. Pertumbuhan Tanaman dan Dominansi Apikal
Pertumbuhan tanaman adalah suatu proses yang kompleks yang merupakan proses yang vital menyebabkan suatu perubahan yang tetap pada setiap tanmana atau bagiannya dipandang dari sudut ukuran, bentuk, berat dan volumenya. Pertumbuhan tanamna setidaknya menyangkut beberapa fase atau proses diantaranya (Anonim, 2008):
1. Fase pembentukan sel.
2. Fase perpanjangan dan pembesaran sel.
3. Fase diferensiasi sel.
Di dalam pertumbuhan tanaman terdapat adanya dominansi pertumbuhan dibagian apeks atau ujung organ, yang disebut sebagian dominansi apikal. Dominansi apikal diartikan sebagai persaingan antara tunas pucuk dengan tunas lateral dalam hal pertumbuhan (Dahlia, 2001). Sedangkan menurut Chambell dominansi apikal merupakan konsentrasi pertumbuhan pada ujung tunas tumbuhan, dimana kuncup terminal secara parsial menghambat pertumbuhan kuncup aksilar.
Dominansi apikal atau dominanis pucuk biasanya menandai pertumbuhan vegetatif tanaman yaitu pertumbuhan akar, batang dan daun. Dominansi apikal setidaknya berpengaruh dalam menghambat pertumbuhan lateral. Selama masih ada tunas pucuk, pertumbuhan tunas lateral akan terhambat sampai jarak tertentu dari pucuk (Dahlai, 2001). Dominasi pucuk dapat dikurangi dengan memotong bagian pucuk tumbuhan yang akan mendorong pertumbuhan tunas lateral.
C. Hormon Auksin Pendukung Dominansi Apikal
Thimann dan Skoog menunjukkan bahwa dominanis apikal disebabkan oleh auksin yang didifusikan tunas pucuk ke bawah (polar) dan ditimbun pada tunas lateral, hal ini akna menghambat pertumbuhan tunas lateral karena konsentrasinya masih terlalu tinggi. Konsentrasi auksin yang tinggi ini akan menghambat pertumbuhan tunas lateral yang dekat dengan pucuk (Dahlia, 2001). Auksin diproduksi secara endogen pada bagian pucuk tanmana yang akna didistribusikan secara polar yag mampu menghambat pertumbuhan tunas lateral.
Auksin adalah zat yang ditemukan pada ujung kara, batang, pembentukan bunga yang berfungsi untuk pengatur pembesaran sel di daerah belakang meristem ujung. Hormon auksin adalah hormon pertumbuhan pada semua jenis tanaman nama lain dari hormon ini adalah IAA atau Asam Indol Asetat. Hormon auksin ini terletak pada ujung batang dan ujung akar, fungsi dari hormon auksin ini adalah membantu dalam proses mempercepat pertumbuhan baik pertumbuhan akar maupun pertumbuhan batang, mempercepat pematangan buah, mengurangi jumlah biji dalam buah. Beberapa fungsi auksin lainnya (Anonim, 2008)
- Perkecambahan biji
Auksin akan mematahkan dormasi biji (biji tidak mau berkecambah) dan akan merangsang proses perkecambahan biji. Perendaman biji atau benih dengan auksin juga akna membentu menaikkan kualitas hasil panen.
- Pembentukan akar
Auksin akna memacu proses terbentuknya akar serta pertumbuhan akar dengan lebih baik.
- Pembungaan dan Pembuahan
Auksin akan merangsang dan mempertinggi prosentase timbulnya bunga dan buah.
- Mendorong partenokarpi
Partenokarpi adalah suatu kondisi dimana tanmana berbuah tanpa fertilisasi atau penyerbukan.
- Mengurangi gugurnya buah sebelum waktunya.
- Mematahkan dominanis pucuk atau apikal yaitu suatu kondisi dimana pucuk tanaman atau akar tidak mau berkembang.
Kerja hormon uaksin ini sinergis dengan hormon sitokinin dan hormon giberelin tumbuhan yang ada pada salah satu sisinya disinari cahaya matahari pertumbuhannya sangat cepat karena kerja auksin tidak dihambat sehingga hal ini akna menyebabkan ujung tanamna tersebut cenderung mengikuti arah sinar matahari atau yang disebut dengan fototropisme.
Untuk membedaka tanaman yang memiliki hormon yang banyak atau sedikit kita harus mengetahui bentuk anatomi dan fisisologi pada tanaman sehingga kita lebih mudah untuk mengetahuinya, sedangkan untuk tanaman yang diletakkan ditempat yang terang dan gelap. Untuk tanaman yang diletakkan di tempat gelap pertumbuhan tanamannya sangat cepat selain itu tekstur dari batangnya sangat lemah dan cenderung warnanya pucat kekuningan. Hal ini disebabkan karena kerja hormon auksin tidak dihambat oleh sinar matahari. Sedangkan untuk tanaman yang diletakkan ditempat yang terang tingkat pertumbuhannya sedikit lebih lambat dibandingka dengan tanaman yang diletakkan di tempat gelap, tetapi tekstur batangnya sangat kuat dan juga oroma hijau segar kehijauan, hal ini disebabkan karena kerja hormon auksin dihambat oleh sinar matahari.
Pengaruh auksin terhadap pertumbuhan jaringan tanaman didga melalui (Anonim, 2008):
- Mengiduksi sekresi ion H⁺ keluar sel melalui dinding sel. Pengasaman dinding sel menyebabkan K⁺ diambil dan pengambila ini mengurangi potensial air dalam sel. Akibatnya air masuk ke dalam sel dan sel membesar.
- Mempengaruhi metabolisme RNA yang berarti metabolisme protein mungkin melalui trasnkripsi molekul RNA. Auksin sintetik yang sering digunakan dalam kultur jaringan tanmana tercantum di dalam tabel di bawah.
- Memacu terjadinya dominansi apikal.
- Dalam jumlah sedikit memacu pertumbuhan akar.
D. Hasil Percobaan Dominasi Apikal pada Tanaman Cabai
Pada pertumbuhan tanaman terdapat persaingan antara tunas pucuk dengan tunas lateral dalam hal pertumbuhannya (Dahlia,2001). Selama masih ada tunas pucuk, pertumbuhan tunas lateral akan terhambat sampai jarak tertentu dari pucuk. Pada batang sebgaian besar, kuncup apikal memberi pengaruh yang menghambat kuncup terhadap tunas lateral dengan mencegah atau menghambat perkembangannya. Produksi kuncup yang tidak berkembang mengandung pertahanan pasif karena bila kuncup rusak kuncup samping akan tumbuh dan menjadi tajuk (Hilman,1984), Tamas (1987) dan Martin (1987). Dominansi apikal disebabkan oleh auksin yang didifusikan tunas pucuk ke bawah (polar) dan ditimbun pada tunas lateral, hal ini akan menghambat pertumbuhan tunas lateral karena konsentrasinya masih terlalu tinggi. konsentrasi auksin yang tinggi ini akan menghambat pertumbuhan tunas lateral yang dekat dengan pucuk. Pucuk apikal merupakan tempat produksi auksin, jika pucuk apikal (tunas pucuk) dipotong maka produksi auksin terhenti. Sehingga pada pengamatan ini dilakukan pemotongan pada tunas pucuk dengan harapan akan tumbuh tunas lateral yang mana peran auksin yang disentesis pada tunas pucuk akan terhenti dan pada pengamatan ini digantikan oleh beberapa jenis konsentrasi hormon auksin (IAA) yang berfusi dengan lanolin untuk mengetahui pertumbuhan tunas lateralnya.
Auksin sintetik seperti lenalin diperlukan karena jaringan dipisahkan dari sumber auksin alami. Perangsang pertumbuhan sintetik dalam campuran yang tepat merangsang kalus (pembentukan massa sel yang tidak terdiferensiasi), diferensiasi organ dan morfogenesis seluruh tanaman dari satu sel parankima. Lanolin yang memiliki kadar auksin /IAA 0,01% atau C₁₀H₉O₂N merupakan suatu grup dan senyawa senyawa lain misalnya asam naftalin asetat (C₆H₁₀O₂) dan asam 2,4 diklorofenaksi, asetat (C₈H₆O₃C_l2) atau disingkat 2,4-D. Banyak lagi auksin lain dan sangat mudah untuk mwngetahui apakah senyawa itu auksin atau tidak. Efek karakteristik auksin adalah kemampuan untuk mendorong pembengkokan suatu benih dan efek ini berhubungan dengan adanya suatu grup atau di dalam molekul auksin tersebut (Suasono,1986).
Auksin merupakan istilah genetik untuk subtansi pertumbuhan yang khususnya merangsang perpanjangan sel, tetapi auksin juga menyebabkan suatu kisaran respon pertumbuhan yang agak berbeda-beda. Respon auksin berhubungan dengan konsentrasinya. Konsentrasi yang tinggi bersifat menghambat (Gardner,1991). Auksin mengatur proses di dalam tubuh tanaman dalam morfogenesis. Misalnya kuncup lateral dan pertumbuhan akar dihambat oleh auksin namun permukaan pertumbuhan kar baru digalakkan pada jaringan kalus. Konsentrasi auksin yang berlebihan menyebabkan ketidaknormalan seperi epinasti (kelainan bentuk daun yang disebabkan oleh pertumbuhan yang tidak sama urat daun bagian ujung dan pangkalnya. Auksin mempengaruhi pengembangan dinding sel dimana mengakibatkan berkurangnya tekanan dinding sel terhadap protoplas. Maka karena tekanan dinding sel berkurang, protoplas mendapat kesempatan untuk meresap air dari sel-sel yang ada di bawahnya, karena sel-sel yang ada di dekat titik tumbuh mempunyai nilai osmotis yang tinggi. Dengan demikian diperoleh sel yang panjang dengan vakuola yang besar d daerah belakang titik tumbuh.
Pada pengamatan ini pemotongan ujung batang tanaman lombok ini yang dapat tumbuh dengan cepat tunas lateralnya pada perlakuan 20 ppm auksin, selanjutnya pada pemberian 0 ppm (kontol), disusul data 10 ppm. Dan yang menunjukkan pertumbuhan tunas lateral paling lambat adalah pada pemberian konsentrasi 100 ppm. Hal ini diakrenakan dengan memotong bagian pemnajangan pada ujung batang, pada tumbuhan yang dipotong bagian ujungnya (kuncup/tunas apikal) akan terjadi penghentian produksi auksin oleh pucuk apikal maka auksin yang tertimbun di tunas lateral akan mengalami perubahan balik sehingga kadar auksin pada tunas lateral tersebut berkurang (Dahlia,2001). Sedangkan terjadinya penambahan konsentrasi IAA yang lebih tinggi dari kuncup yang sedang tumbuh sehingga kuncup terpacu pertumbuhannya diikuti oleh peningkatan jumlah dan konsentrasi IAA dikuncup tersebut. Beberapa hari /saat setelah pemotongan, konsentrasi IAA ditunas tersebut hampir 10 kali lebih banyak dibandingkan pada kuncup yang lebih lambat pada tumbuhan pembanding (Hillman,dkk.1997).
Berdasarkan pengamatan yang dilakukan pada konsentrasi 0 ppm (kontrol) seharusnya menunjukkan pertumbuhan yang paling cepat dikarenakan pada potongan batang yang memanjang akibat pemberian auksin adalah sel epidermis dan untuk lapisan subepidermis (hipodermis, korteks dan empulur) mengandung sel yang ada di bawah tekanan sehingga mudah memanjang. Pemanjangannya terbatas karena sel tersebut terikat melalui polisakarida dinding sel yang bersambungan pada sel epidermis yang tidak dapat merenggang dengan cepat. Hasil keseluruhannya ialah lapisan sub epidermis memanjang sampai cukup menjadikannya dinding sel epidermis yang tumbuh lebih lambat agak tegang. Tegangan dalam dan renggangan luar akan mendorong epidermis tumbuh lebih cepat. Namun dindingnya tidak merenggang dengan cepat, kecuali auksin (Growton), diberi lebih banyak agar dinding lebih kendur (Cosgrove 1986 dan Kutshera, 1987). Potongan batang yang diberi auksin memberi respon dengan cara mengembangkan dinding epidermis yang sudah lebih kendur. kemudian sel epidermis yang menempel juga memanjang sehingga batang memanjang lebih cepat. Tetapi pada pengamatan yang lakukan tidak demikian konsentrasi 20 ppm menunjukkan pertumbuhan paling cepat dikarenakan data yang diambil seharusnya adalah jumlah tunas yang muncul dan pada bagian mana tunas yang pertama kali muncul apakah dekat dengan pemotongan atau jauh sehingga tidak dapat terkam pada data ini.
ada konsentrasi 100 ppm tidak menunjukkan pertumbuhan tunas lateral karena semakin tinggi kadar konsentrasi auksin yang diberikan pada tanaman maka akan menghambat pertumbuhan tunas lateral, sebaliknya jika sedikit kadar auksin yang diberikan akan mempercepat pertumbuhan tunas lateral sebagaimana yang telah disebutkan diatas.